PROTEINAS Y AMINOACIDOS (2) Digestión de Proteínas y Absorción de aminoácidos METABOLISMO Catabolismo del nitrógeno de aminoácidos. Transaminación. Desaminación oxidativa del glutamato. Desaminación no oxidativa. Vías metabólicas del amoníaco. Formación de glutamina. Glutaminasa. Formas de excreción del nitrógeno (amoniotélicos, ureotélicos y uricotélicos). FORMACIÓN DE UREA: Ciclo de la ornitina. Costo energético. Interconexión con el ciclo de Krebs. Ciclo de la glucosa-alanina. Catabolismo del esqueleto carbonado de los aminoácidos. Aminoácidos cetogénicos y glucogénicos. Vías metabólicas a piruvato. Vías del alfa-cetoglutarato, del oxalacetato, de fumarato y acetoacetil CoA. Gluconeogénesis a partir de aminoácidos. Biosíntesis de aminoácidos no esenciales. Funciones precursoras de los aminoácidos. Biosíntesis de aminas biógenas: histamina, triptamina, tiramina, ácido gamma aminobutírico. Síntesis de creatina y creatinina.

EL AMONIACO Ó ION AMONIO ES TOXICO Origen del amoníaco Reacciones de desaminación: oxidativa y no oxidativas Bacterias intestinales y posterior absorción. EL AMONIACO Ó ION AMONIO ES TOXICO DEBE SER ELIMINADO

Mecanismos de toxicidad del NH3 Acumulación de Glutamina: en astrocitos produce edema por efecto osmótico, aumento de presión intracraneal e hipoxia cerebral Inhibición de la lanzadera malato-aspartato: aumenta la síntesis de glutamina, disminuye la disponibilidad de glutamato y se inhibe el transporte de aspartato, aumenta el pH cerebral por acumulación de lactato. Activación de la glicólisis: NH3 estimula la fosfofructoquinasa, aumenta la producción de lactato. Inhibición del ciclo de Krebs: NH3 se une a alfa-cetoglutarato para dar glutamato (GDH), disminuye la concentración del intermediario del ciclo y, por lo tanto, la velocidad del ciclo. Otras: Alteración de las funciones de neurotransmisores, receptores y propiedades electrofisiológicas de las neuronas.

Transporte de los grupos amino de los aminoácidos El amoníaco producido permanentemente en los tejidos, es transportado hacia el hígado bajo la forma de un compuesto no tóxico, la GLUTAMINA, que puede atravesar con facilidad las membranas celulares por ser una molécula neutra. La reacción es catalizada por una enzima mitocondrial, muy abundante en tejido renal, denominada GLUTAMINA SINTETASA la cual requiere energía en forma de ATP.

REACCION DE LA GLUTAMINA SINTETASA ATP ADP + Pi Mg2+ + NH4+ Glutamina sintetasa Glutamato Glutamina Reacción irreversible

Síntesis de glutamina

REGULACION DE LA ACTIVIDAD DE LA ENZIMA GLUTAMINA SINTETASA Regulación alostérica Regulación Covalente (E.coli) (+) a-cetoglutarato, ATP (-) Carbamilfosfato, Glutamina, Pi Otros aminoácidos Sólo en bacterias GS (+) Desadenilación (-) Adenilación ACTIVA GS AMP INACTIVA

REACCION DE LA GLUTAMINASA + H2O + NH4+ Glutaminasa Glutamina Glutamato TRANSPORTA EL AMONÍACO POR EL TORRENTE SANGUÍNEO Enzima Mitocondrial Muy activa en hígado y riñón

ELIMINACION DEL AMONIACO AMONIOTELICOS: Especies acuáticas como peces óseos. URICOTELICOS: Aves y reptiles UREOTELICOS: Animales terrestres NH3 Acido úrico Urea En el hombre: Urea compuesto no tóxico y muy soluble. A nivel renal parte del amoníaco se excreta como ión amonio siendo muy importante este mecanismo para el mantenimiento del equilibrio ácido-base.

Además del amoníaco formado en los tejidos, una cantidad considerable es producida por las bacterias intestinales a partir de las proteínas de la dieta. Este amoníaco se absorbe y pasa a la sangre portal. Normalmente el hígado elimina el amoníaco de la sangre portal, de tal manera que la sangre periférica está exenta del mismo. Esto es esencial ya que cantidades muy pequeñas de amoníaco son tóxicas para el SNC, produciendo temblor, visión borrosa y en los casos mas graves, coma y muerte.

Mitocondria hepática

1932 – Hans Krebs

El grupo amino proveniente de la desaminación oxidativa del glutamato en la mitocondria, y el CO3H- de las oxidaciones biológicas, forman un compuesto inestable, el Carbamil fosfato CPS-I Translocasas Entra el 2° grupo amino El carbamilfosfato utilizado en la síntesis de las bases pirimidínicas que intervienen en la formación de los nucleótidos pirimidínicos es sintetizado por una isoenzima citosólica (CPS-II)

REGULACION DEL CICLO DE LA UREA Carbamil fosfato sintetasa I (+) N-Acetil glutamato Regulación a corto plazo Biosíntesis de las enzimas del ciclo (+) Aumento proteínas de la dieta Aumento degradación proteínas endógenas (Inanición ) Regulación a largo plazo

GASTO ENERGETICO DEL CICLO DE LA UREA Formación de Carbamil fosfato: 2 ATP Ingreso de Aspartato: 1 ATP AMP + PPi 2 Pi EN TOTAL: 3 ATP

PROPIEDADES DE LA UREA Molécula pequeña, sin carga. Difusible Soluble Atóxica El 50% de su peso es nitrógeno. Permite la eliminación de 2 productos de desecho: CO2 y NH3 Valores Normales: 25-30 gr de urea diarios

Desviación del aspartato-argininosuccinato Doble ciclo de Krebs El ciclo que conecta a ambos se llama: Desviación del aspartato-argininosuccinato Estas rutas conectan en forma efectiva los destinos de los grupos amino y los esqueletos carbonados de los aminoácidos

TRANSPORTE Y DESTINO DEL AMONÍACO Ciclo de la Glucosa Alanina La mayoría de los tejidos Hígado Músculo Aminoácidos Glutamato Glutamato Glutaminasa Glutamina sintetasa Glutamato deshidrogenasa Glutamina Glutamina Piruvato Alanina Alanina Piruvato Ciclo de la Glucosa Alanina Glucosa Glucosa

Ciclo de la Glucosa- Alanina

Existen defectos genéticos en diferentes enzimas del ciclo de la Urea que llevan a una incapacidad para convertir amoníaco en urea  Hiperamoniemias, Citrulinemia, Argininemia y otras. Los pacientes que tienen esta patología no pueden tolerar dietas ricas en proteínas. En estos casos para suplementar los aminoácidos esenciales se incluyen en la dieta los a-cetoácidos análogos que constituyen la parte esencial de estos aminoácidos.

Catabolismo de los esqueletos carbonados de los aminoácidos La primera etapa en la degradación de los aminoácidos comprende la eliminación del nitrógeno. Esto generalmente se realiza por reacciones de transaminación y por reacciones de desaminación. El nitrógeno, una vez removido, entra en la reserva metabólica general y dependiendo de las necesidades de la célula, puede ser utilizado de nuevo para procesos anabólicos (ej. síntesis proteica) O si está en exceso, convertido en urea y excretado como tal.

UTILIZACION ORIGEN AMINOACIDOS Absorción en intestino Síntesis de proteínas Síntesis de Compuestos no nitrogenados Degradación de proteínas AMINOACIDOS Síntesis de aminoácidos Urea NH3 Producción de Energía glucosa a - cetoácidos Cuerpos cetónicos

Clasificación de los aminoácidos de acuerdo al destino de sus esqueletos carbonados Aminoácidos Glucogénicos: Los esqueletos carbonados pueden utilizarse para la síntesis de glucosa (aa. no esenciales) Aminoácidos Cetogénicos: Los esqueletos carbonados pueden ser convertidos en cuerpos cetónicos (Leucina y Lisina) Aminoácidos glucogénicos y cetogénicos: Fenilalanina, Tirosina, Isoleucina y Triptofano

GLUCOGÉNICOS Los que forman: # piruvato # intermediarios del ciclo de Krebs.

acetil-CoA o aceto-acetato CETOGÉNICOS Son los que generan: acetil-CoA o aceto-acetato

COFACTORES UTILIZADOS EN REACCIONES DE DEGRADACION DE ESQUELETOS CARBONADOS TETRAHIDROFOLATO (FH4): Transferencia de unidades de un carbono (metilo, formilo, metileno, etc.) S-ADENOSILMETIONINA (SAM): Transferencia de metilos. TETRAHIDROBIOPTERINA (BH4): Transportador de electrones

REDUCTASA

TRANSFERASA

Principal vía de degradación de glicina en mamífero  Mitocondria

Producto de la degradación de AG de n° impar, junto con acetil.CoA Treonina Aldolasa (Microorganismos)

AMINOACIDOS QUE FORMAN PIRUVATO TREONINA Treonina aldolasa TRIPTOFANO ACETALDEHIDO GLICINA ACETO -ACETIL CoA N5N10-Met FH4 Serina hidroxi metil transferasa PPL FH4 SERINA PPL ALANINA Serina deshidratasa PPL CISTEINA ALT ó GPT 2 pasos PIRUVATO Oxidación y transaminación Gluconeogénesis ACETIL-CoA PDH

AMINOACIDOS QUE RINDEN OXALACETATO ASPARRAGINA H2O Asparraginasa NH4+ GOT PPL ASPARTATO OXALACETATO a-cetoglutarato Glutamato

AMINOACIDOS QUE SE CONVIERTEN EN a-CETOGLUTARATO Arginina Prolina H2O Urea Oxidasa Arginasa aminotransferasa g-semialdehído Glutámico Ornitina Glu-semialdheído deshidrogenasa FH4 N5FormiminoFH4 NH4+ Glutaminasa Glutamato Glutamina Histidina Glutamato deshidrogenasa 4 pasos a-cetoglutarato

AMINOACIDOS QUE SE CONVIERTEN EN SUCCINIL- CoA Metionina Homocisteína 3 pasos Serina PPL Treonina deshidratasa Cisteína PPL a-Cetobutirato Treonina a-cetoácido deshidrogenasa CO2 NH3 + H2O CO2 2 CO2 Isoleucina Propionil-CoA Valina 6 pasos 7 pasos HCO-3 Metilmalonil-CoA Acetil-CoA B12 Mutasa Succinil-CoA

AMINOACIDOS QUE SE CONVIERTEN EN SUCCINIL- CoA Treonina Metionina a-cetobutirato Valina Isoleucina Propionil-CoA Metil malonil-Co A Succinil-CoA

AMINOACIDOS QUE PRODUCEN ACETOACETIL-CoA Fenilalanina Lisina Triptofano Alanina Tirosina Fumarato Leucina Glutaril-CoA ACETOACETATO Acetil-CoA ACETOACETIL-CoA Acetil-CoA